名偵探柯南是眾多人心中崇拜的偶像，沒(méi)有案子能難倒柯南。

不過(guò)，柯南辦案離不開高科技“武器”，其中最讓人夢(mèng)寐以求的一種“武器”就是蝴蝶結(jié)變聲器，因?yàn)樗S心所欲地克隆任何人的聲音。

其實(shí)，在現(xiàn)實(shí)世界中，這樣的變聲器并不少見。網(wǎng)上搜索“變聲器”，便跳出各種軟件，“帥哥變蘿莉，大媽變御姐”，任君選擇。

在某些領(lǐng)域，變聲技術(shù)也成了企業(yè)業(yè)務(wù)中的重要支撐。比如高德地圖里林志玲、周星馳的導(dǎo)航聲音，就得到了很多人的支持。

那“變聲”是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？

“變聲”變的是什么？

首先，我們先得了解聲音具有哪些性質(zhì)。判斷兩個(gè)聲音是否相同，我們一般從音調(diào)，響度，音色三個(gè)方面進(jìn)行比較。

音調(diào)強(qiáng)調(diào)聲音的高低，響度反應(yīng)聲音能傳播的距離，音色是一聲音特有波形的外在表現(xiàn)，結(jié)合這3個(gè)因素，就能分辨出不同的聲音。

要想實(shí)現(xiàn)“變聲”，就要從這三個(gè)因素下手。通常來(lái)講，變聲器借助對(duì)音色和音調(diào)的雙重復(fù)合改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)聲音的改變。

變聲器之所以能變聲是因?yàn)榻⒘艘惶转?dú)特的算法，能識(shí)別聲音的音色和音調(diào)并對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，讓聲音產(chǎn)生變化。

變聲器類型

目前市場(chǎng)上的變聲器主要有兩大類，一類是硬件變聲器，一類是軟件變聲器。雖然表現(xiàn)形式不一，但是變聲原理相似。

硬件變聲器是通過(guò)各種聲卡（也就是硬件聲卡）變聲，聲卡里預(yù)置了各種設(shè)置好算法的聲音，借此實(shí)現(xiàn)“變聲”。但這種方式缺點(diǎn)很明顯，那就是電流聲明顯且種類相對(duì)較少。

相比之下，軟件變聲器使用更方便，能滿足各種變聲需求（比如唱歌，播音主持等），使聲音更加立體，音效也更為豐富。

怎么實(shí)現(xiàn)變聲

那這些不同的變聲器到底是怎么改變聲音特質(zhì)的呢？

01 聲波采樣和時(shí)域分析

人發(fā)聲的本質(zhì)是通過(guò)聲帶震動(dòng)，帶動(dòng)空氣產(chǎn)生氣壓差，從而讓聲波在空氣中傳播。變聲器要在一定范圍內(nèi)采集量化這些聲音，通常采樣在44100Hz，量化的范圍在16bit，）也就是說(shuō)，在一秒內(nèi)可采樣44100個(gè)樣本點(diǎn)來(lái)描繪波形。

這些波形里面有各種不同的小波形，學(xué)術(shù)上叫做“基波”，每個(gè)人的基波不一樣，都有自己的基音周期，也就是“基音頻率”，即個(gè)體所擁有的獨(dú)特的音頻/音質(zhì)/音色/音調(diào)，從而建立起各種各樣聲音的“數(shù)據(jù)庫(kù)”。

02 傅里葉轉(zhuǎn)換

對(duì)聲音進(jìn)行了采樣和量化，接下來(lái)就是傅里葉轉(zhuǎn)換，只有轉(zhuǎn)換成頻譜圖，然后通過(guò)各種算法去捕捉規(guī)律，對(duì)聲音信號(hào)以及不同聲音頻率的識(shí)別和分析，從而達(dá)到變聲。

傅里葉轉(zhuǎn)換小科普：傅里葉轉(zhuǎn)換是由傅里葉數(shù)學(xué)家所發(fā)明，要想完整的從數(shù)學(xué)角度了解傅里葉轉(zhuǎn)換必須具有高等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)，不過(guò)從通俗易懂的角度去理解，傅里葉轉(zhuǎn)換就是指將一件事情從兩個(gè)維度去分析，比如一首歌，不同的時(shí)間段有不同的音調(diào)，但是從另一方面分析，可以把每個(gè)時(shí)間段的音調(diào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字，從而精準(zhǔn)定位不同時(shí)間段的不同“調(diào)調(diào)”。

03 賦予音色風(fēng)格

變聲器不僅要能識(shí)別音頻和語(yǔ)言內(nèi)容，還要能賦予音色不同風(fēng)格（比如語(yǔ)速快慢、強(qiáng)弱），只有這樣，變聲才稱得上是隨心所欲。
責(zé)編AJX